Domanda:
Come aggiungo una resistenza al movimento meccanico in entrambe le direzioni, oltre all'attrito?
John
2016-01-17 21:52:00 UTC
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Quali opzioni ho per creare una resistenza a un movimento meccanico oltre al semplice attrito?

Supponiamo che io abbia una leva, che si tradurrà in un movimento circolare o lineare. Voglio essere in grado di applicare una resistenza a questo movimento, in modo che l'utente debba applicare uno sforzo extra per spostare la leva in entrambe le direzioni. Potrei usare una molla, che resisterebbe al movimento in una direzione, ma questo si tradurrebbe in una forza di ripristino quando la forza di spostamento iniziale è stata rimossa. Voglio che la forza extra agisca in entrambe le direzioni, in modo che la leva sia "pesante" da spostare, ma rimanga nella sua nuova posizione quando viene spostata.

Voglio che la forza possa essere calibrata e rimanere costante, quindi non voglio avere qualcosa come una pastiglia del freno, che si usura, o solo un dado per stringere il giunto, poiché sarà troppo difficile ottenere una forza calibrata.

C'è qualcosa che potrebbe essere fatto con una molla o un muscolo pneumatico o utilizzando l'idraulica?

magneti :-). No, seriamente, una configurazione simile a un solenoide funzionerebbe, ma è improbabile che sia una soluzione pratica per te.
Come penseresti di usare i magneti, per favore?
È in parte uno scherzo (vedi Insane Clown Posse), ma in realtà una corta asta di ferro posta nell'asse di un magnete cilindrico - che è più facile da realizzare se si avvolge una bobina del solenoide - sarà trattenuta dal campo magnetico per rimanere più o meno centrato, quindi resisterà a essere spinto / tirato in entrambe le direzioni.
Usa la leva per spingere un volano attraverso una serie di marce, per un feedback tattile particolarmente soddisfacente. Una volta messo in movimento, continua a muoversi e devi applicare la forza per fermarlo!
Se capisco il tuo Q, considera l'utilizzo di un qualche tipo di fermo meccanico. Vedi: https://en.wikipedia.org/wiki/Detent O più specificamente un https://en.wikipedia.org/wiki/Ball_detent
Quattro risposte:
Chris Johns
2016-01-17 22:21:11 UTC
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Le due opzioni meccaniche di base sono uno smorzatore viscoso o inerzia o addirittura una combinazione o entrambi.

Dei due uno smorzatore è probabilmente il più vicino a ciò che si desidera in quanto fornirà una forza che si oppone alla direzione del movimento che è proporzionale alla velocità del movimento.

L'aggiunta di massa (forse come un sistema di contrappesi e pulegge) non farà esattamente ciò che descrivi poiché resiste all'accelerazione, ma potrebbe essere che una piccola massa regolabile ti aiuterà a mettere a punto la sensazione . Lo svantaggio di un sistema di smorzamento di massa da solo è che non fornisce un `` blocco '' positivo e la posizione potrebbe scivolare sotto pressione o vibrazione accidentale, quindi è più utile se la leva è per una regolazione costante piuttosto che essere impostata su una posizione e sinistra.

Ci sono parecchie serrande standard disponibili nei formati liner e rotanti e molte sono regolabili. Hai anche la possibilità di utilizzare camme o collegamenti a barra per avere una resistenza variabile o progressiva lungo la corsa della leva.

Un'opzione più sofisticata consiste nell'utilizzare un sistema attivo con qualcosa come un solenoide o un attuatore pneumatico che fornisce un feedback di forza attivo e mantiene persino una posizione esatta al di sotto di una forza minima in ingresso. In questo caso è possibile progettare un sistema di controllo elettrico per fornire qualsiasi profilo di feedback di forza desiderato.

Detto questo, un freno ad attrito è il modo più semplice per ottenere esattamente ciò che desideri in quanto fornisce una forza resistiva costante. Ad essere onesti, è probabile che il tasso di usura del materiale di attrito in questo contesto non sia significativo, soprattutto considerando che i sistemi idraulici e pneumatici richiedono di per sé una certa quantità di manutenzione.

Un ammortizzatore viscoso praticamente * è * una forma di attrito.
È vero, ma si potrebbe sostenere che qualsiasi cosa che risponda al problema (cioè una forza resistiva proporzionale che si oppone al movimento) è una qualche forma di attrito.
Non credo di essere d'accordo sul fatto che un campo magnetico repulsivo sia l'attrito.
Chris Mueller
2016-01-18 08:49:01 UTC
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Elaborando il commento di CarlWitthoft, lo smorzamento magnetico, a volte chiamato smorzamento a correnti parassite, è un modo standard per introdurre lo smorzamento nei sistemi metallici. Il principio è abbastanza semplice; quando un magnete si muove oltre un materiale conduttore come un metallo, induce correnti circolari (correnti parassite) nel materiale. La resistività del conduttore converte questo flusso di corrente in calore, sottraendo energia al sistema.

L'esempio più drammatico di ciò è far cadere un potente magnete in un tubo di rame (video fantastici qui, qui e qui).

Grazie mille, questa è una serie di video notevole: non avevo mai visto quell'effetto prima. Presumo che il requisito sia per una manica non ferrosa? Inoltre, sai qual è il rapporto per la forza frenante?
@John Una derivazione rigorosa della relazione può essere trovata in [queste note di lezione] (http://www.physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/eddy.pdf) da un professore di Princeton. È una relazione dipendente dalla velocità proporzionale alla velocità al quadrato: $ F \ propto v (t) ^ 2 $.
Greg Marsh
2016-01-18 03:07:07 UTC
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Gli smorzatori forniscono forza resistiva in funzione della velocità, mentre l'attrito è più costante. Puoi acquistare un ammortizzatore standard: guarda la sezione di compressione ed estensione nel seguente link per gli ammortizzatori che funzionano in entrambe le direzioni: http://www.mcmaster.com/#adjustable-dampers/=10q42q4 Se stai cercando qualcosa di meno costoso, prendi un cilindro pneumatico usato con porte su entrambe le estremità e fai scorrere un piccolo tubo dalla porta su un'estremità all'altra porta. Se hai bisogno di più smorzamento, aggiungi un controllo manuale del flusso al tubo o riempi il cilindro con olio.

jpa
2016-01-18 13:27:12 UTC
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La tua domanda fa subito venire in mente gli smorzatori, ma penso che potresti essere ancora più soddisfatto dell'attrito. Dipende se si desidera che la resistenza aumenti con la velocità del movimento (ammortizzatore) o rimanga costante (attrito).

Per mantenere costante l'attrito per tutta la durata del dispositivo, è possibile utilizzare una molla per spingere una pastiglia del freno contro la superficie rotante. Se sono entrambi realizzati ad es. acciaio, l'usura dovrebbe essere piuttosto lenta. Man mano che la superficie si usura, la molla manterrà la forza costante anche se le dimensioni cambiano di uno o due millimetri.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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